Circuitul de încărcare a bateriei solare auto optimizant

Postul discută despre un circuit simplu de încărcare a bateriei cu auto-optimizare bazat pe IC 555, cu circuit convertor Buck, care setează și reglează automat tensiunea de încărcare ca răspuns la condițiile de soare care se estompează și încearcă să mențină o putere de încărcare optimă pentru baterie, indiferent de soare intensitățile razelor.

Utilizarea unui design PWM Buck Converter

Convertorul buck PWM atașat asigură o conversie eficientă, astfel încât panoul să nu fie niciodată supus unor condiții de stres.

Am discutat deja unul interesant circuit de încărcător solar de tip MPPT bazat pe PWM solar , următorul design poate fi considerat o versiune actualizată a aceluiași, deoarece include o etapă de conversie buck, ceea ce face ca designul să fie și mai eficient decât omologul anterior.

Notă: Vă rugăm să conectați un rezistor de 1K la pinul 5 și la masa IC2 pentru funcționarea corectă a circuitului.

Solul auto-optimizat propus circuitul încărcătorului de baterii cu circuit convertizor buck poate fi apucat cu ajutorul următoarei explicații:

Circuitul este alcătuit din trei etape de bază și anume: optimizatorul de tensiune solară PWM utilizând câteva IC 555 sub formă de IC1 și IC2, amplificatorul de curent PWM mosfet și convertorul buck folosind L1 și componentele asociate.

IC1 este echipat pentru a produce o frecvență de aproximativ 80 Hz, în timp ce IC2 este configurat ca un comparator și generator PWM.

80 Hz de la IC 1 este alimentat la pin2 de IC2, care utilizează această frecvență pentru producerea undelor triunghiulare pe C1 .... care sunt comparate în continuare cu potențialele instantanee de la pin-ul său 5 pentru dimensionarea PWM-urilor corecte la pin-ul său3.

Potențialul pin5, așa cum se poate vedea în diagramă, este derivat din panoul solar printr-o etapă de divizare a potențialului și un colector comun BJT stgae.

Presetarea poziționată cu acest divizor de potențial este inițial ajustată corespunzător, astfel încât la tensiunea maximă a panoului solar ieșirea din convertorul buck să producă magnitudinea optimă de tensiune care să corespundă nivelului de încărcare al bateriei conectate.

Odată ce cele de mai sus sunt setate, repausul este gestionat automat de etapa IC1 / IC2.

În timpul vârfului luminii solare, PWM-urile se scurtează în mod corespunzător, asigurând o tensiune minimă pe panoul solar, producând totuși tensiunea optimă corectă pentru baterie datorită prezenței etapei convertorului Buck (un tip de proiectare Buck boost este cea mai eficientă metodă de reducere a unei surse de tensiune fără a sublinia parametrii sursei)

Acum, pe măsură ce lumina soarelui începe să scadă tensiunea peste divizorul de potențial setat, de asemenea, începe să scadă proporțional, ceea ce este detectat la pinul 5 al IC2 .... la detectarea acestei deteriorări treptate a tensiunii probei IC2 începe să lărgească PWM-urile, astfel încât ieșirea buck este capabil să mențină tensiunea optimă necesară de încărcare a bateriei, ceea ce implică faptul că bateria continuă să primească cantitatea corectă de energie, indiferent de iluminarea cu întârziere a soarelui.

L1 trebuie dimensionat corespunzător, astfel încât să genereze nivelul optim de tensiune optimă pentru baterie atunci când panoul solar este la cel mai înalt nivel specificat sau, cu alte cuvinte, când lumina soarelui este în poziția cea mai favorabilă pentru panoul solar.

RX este introdus pentru determinarea și restricționarea limitei maxime de curent de încărcare pentru baterie, poate fi calculat cu ajutorul următoarei formule:

Rx = 0,7 x 10 / baterie AH

Cum se configurează deasupra circuitului de încărcare a bateriei solare de auto-optimizare cu circuit convertizor buck.

Să presupunem că este selectat un panou solar de 24 V pentru încărcarea unei baterii de 12 V, circuitul poate fi setat conform instrucțiunilor de mai jos:

Inițial nu conectați nicio baterie la ieșire

Conectați 24 V de la un adaptor C / DC extern prin punctele în care trebuie alimentată intrarea panoului solar.

Conectați un 12 V pentru circuitul IC1 / IC2 de la un alt adaptor AC / DC.

Reglați divizorul de potențial 10k presetat până când se obține un potențial de aproximativ 11,8 V la pinul 5 al IC2.

Apoi, printr-o eroare de încercare, modificați și optimizați numărul de ture ale lui L1 până când se măsoară 14,5 V pe ieșire, unde bateria trebuie conectată.

Asta e tot! circuitul este acum setat și gata de utilizare împreună cu panoul solar destinat obținerii unei proceduri de încărcare optimizate, extrem de eficiente, bazate pe PWM.

În cele de mai sus Am optimizat circuitul de încărcare a bateriei solare auto-optimizat cu circuitul convertorului Buck Am încercat să implementez și să extrag o ieșire de tensiune și curent diferită din circuit în raport cu lumina soarelui, totuși o investigație mai profundă m-a făcut să realizez că de fapt nu ar trebui să răspundă mai degrabă opus corespunzător luminii solare.

Deoarece în MPpT vrem să extragem puterea maximă în timpul orei de vârf, asigurându-ne totodată că încărcătura nu blochează panoul și eficiența acestuia.

Următoarea diagramă revizuită are acum un sens mai bun, să încercăm să analizăm rapid proiectarea:

În designul actualizat de mai sus, am făcut următoarea modificare importantă:

Am adăugat un invertor NPN la pinul 3 al IC 2, astfel încât acum PWM-urile de la IC 2 influențează MOSFET pentru a extrage puterea maximă din panou și reduce puterea treptat pe măsură ce lumina soarelui scade.

Impulsurile PWM împreună cu convertorul buck garantează o compatibilitate perfectă și extragerea maximă a puterii din panou, dar se diminuează treptat ca răspuns la intensitatea diminuării soarelui.

Cu toate acestea, configurarea de mai sus asigură un aspect important, asigură un raport de putere echilibrat de intrare / ieșire, care este întotdeauna o problemă cheie în încărcătoarele MPPT.

Mai mult, în cazul în care sarcina încearcă să extragă o cantitate excesivă de curent, limitatorul de curent BC557 intră imediat în acțiune prevenind întreruperea bunei funcționări a MPPT prin întreruperea alimentării cu sarcina în aceste perioade.

Actualizați

Contemplarea proiectării finale a unui circuit MPPT

După ce am trecut prin alte evaluări riguroase, aș putea în cele din urmă să concluzionez că a doua teorie discutată mai sus nu poate fi corectă. Prima teorie are mai mult sens, deoarece un MPPT este menit exclusiv să extragă și să convertească volți suplimentari în curent care ar putea fi disponibil de la un panou solar.

De exemplu, să presupunem că dacă panoul solar are 10V mai mult decât specificațiile de încărcare, atunci am dori să canalizăm această tensiune suplimentară către convertorul Buck prin PWM, astfel încât convertorul Buck să poată produce cantitatea specificată de tensiune la sarcină fără a încărca a parametrilor.

Pentru a pune în aplicare acest lucru, PWM ar trebui să fie proporțional mai subțire în timp ce soarele era la vârf și elibera volți suplimentari.

Cu toate acestea, pe măsură ce puterea solară a scăzut, PWM-urile ar trebui să se lărgească astfel încât convertizorul Buck să fie activat continuu cu cantitatea optimă de putere pentru alimentarea sarcinii la viteza specificată, indiferent de intensitatea soarelui.

Pentru a permite procedurilor de mai sus să se desfășoare fără probleme și în mod optim, primul design pare a fi cel mai potrivit și cel care ar putea îndeplini corect cerința de mai sus.

Prin urmare, cel de-al doilea design ar putea fi pur și simplu aruncat, iar primul design a fost finalizat ca circuitul MPT corect bazat pe 555.

Nu mi s-a părut potrivit să șterg al doilea design, deoarece există diverse comentarii care par a fi legate de al doilea design, iar eliminarea acestuia ar putea face discuția confuză pentru cititori, de aceea am decis să păstrez detaliile așa cum sunt și să clarific poziția cu această explicație.